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WSNs中基于旁瓣控制的协作波束形成算法

计算机应用与软件 2023年第9期40卷 104-108页

作者：张红军河南理工大学鹤壁工程技术学院河南鹤壁458030 安阳学院计算机科学与数学学院河南安阳455000

协作波束形成(Collaborative Beam Forming, CBF)是提高无线传感网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)能量效率的有效技术,近期受到广泛关注。为此,提出基于旁瓣控制的协作波束形成算法(Sidelobe Control-based CBF,SC-CBF)。SC-CBF算法通过测量主基站和辅基站信号强度RSS值,以迭代方式调整节点振荡器相位,使主基站的RSS值最大,辅基站RSS值低于阈值。SC-CBF算法以分布方式实现振荡器相位同步,无需全局信道状态信息,使该算法更适应于大型WSNs网络。仿真结果表明,SC-CBF算法提高了主基站RSS值,压窄了主瓣区。

关键词：无线传感网络协作波束形成旁瓣控制信号强度相位同步

基于凸优化的时域宽带旁瓣控制自适应波束形成

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声学学报 2007年第1期32卷 5-9页

作者：鄢社锋侯朝焕马晓川马远良中国科学院声学研究所北京100080 西北工业大学声学工程研究所西安710072

提出了基于凸优化的时域宽带旁瓣控制自适应波束形成方法。首先将基阵波束响应表达成一组FIR滤波器系数的线性函数,然后采用如下的优化准则来设计FIR滤波器组:在保证波束形成器对期望方向信号无失真输出且波束旁瓣低于设定值的条件下,... 详细信息

提出了基于凸优化的时域宽带旁瓣控制自适应波束形成方法。首先将基阵波束响应表达成一组FIR滤波器系数的线性函数,然后采用如下的优化准则来设计FIR滤波器组:在保证波束形成器对期望方向信号无失真输出且波束旁瓣低于设定值的条件下,使波束输出功率最小化。同时通过对滤波器系数的范数进行约束来保证波束形成器的稳健性。该波束形成器设计问题被表述成二阶锥规划的凸优化问题来求解。仿真结果验证了所提出方法的有效性。

关键词：自适应波束形成凸优化问题旁瓣控制宽带时域波束形成器滤波器系数输出功率

基于多参数二次规划的零陷展宽和旁瓣控制方法

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东北大学学报（自然科学版） 2012年第11期33卷 1559-1562页

作者：刘福来陈萍萍汪晋宽彭泸东北大学秦皇岛分校河北秦皇岛066004 东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819

自适应波束形成算法能将零陷自动对准干扰方向,但在干扰源角度抖动等情况下,会使自适应权和数据失配.此外,在快拍数较少的情况下,传统的自适应波束形成方法可能会出现很高的旁瓣.针对上述问题,提出了一种有效的基于多参数二次规划的零... 详细信息

自适应波束形成算法能将零陷自动对准干扰方向,但在干扰源角度抖动等情况下,会使自适应权和数据失配.此外,在快拍数较少的情况下,传统的自适应波束形成方法可能会出现很高的旁瓣.针对上述问题,提出了一种有效的基于多参数二次规划的零陷展宽和旁瓣控制方法.首先,利用锥化矩阵修正采样协方差矩阵展宽干扰源的零陷;然后,用主瓣区域外的多个二次不等式控制旁瓣;最后用多参数二次规划方法求解优化问题.该方法不仅能获得更高的阵列输出增益,而且可以通过实值计算得到最优权向量.仿真结果验证了算法的有效性.

关键词：自适应波束形成零陷展宽旁瓣控制多参数二次规划协方差矩阵锥化

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旁瓣控制算法研究

船舶工程 1999年第5期21卷 51-52,33页

作者：张保嵩马远良孙晓艳西北工业大学

提出了一种利用估计协方差矩阵进行旁瓣控制的算法，并从物理概念上对该算法进行了分析。实验仿真结果表明了该方法的正确性。该算法具有简便实用的特点，可直接应用于实际系统中。

关键词：协方差距阵旁瓣控制噪声处理船舶

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随机错位组合阵列分级波束旁瓣控制方法

水下无人系统学报 2021年第2期29卷 183-188页

作者：祝鹏杜金香西北工业大学航海学院陕西西安710072

为了降低水下大型声呐阵列波束形成算法的工程实现难度,可采用阵元级分区波束扫描模式的大型平面阵列,无需改变每个扫描分区内的阵元幅相权,仅通过子阵级数字波束形成即可完成阵列的波束扫描。但该模式会带来高旁瓣问题。针对此,文中提... 详细信息

为了降低水下大型声呐阵列波束形成算法的工程实现难度,可采用阵元级分区波束扫描模式的大型平面阵列,无需改变每个扫描分区内的阵元幅相权,仅通过子阵级数字波束形成即可完成阵列的波束扫描。但该模式会带来高旁瓣问题。针对此,文中提出一种基于规则子阵的随机错位组合阵列设计方法,打破现有研究方法中错位量为整数倍阵元间距的限制,利用遗传算法同时对子阵相邻列错位量与子阵级权系数进行联合优化,以主旁瓣比作为适应度函数,使得综合方向图最高旁瓣最低,从而降低了由于子阵级大阵元间距带来的栅瓣效应。仿真结果表明,采用随机错位的子阵结构,优化后的阵型和权系数能够有效避免大分区下带来的高旁瓣,在不同分区内都能获得较高的主旁瓣比,对于旁瓣的控制效果优于现有错位组合阵列方法,验证了随机错位组合阵列设计优化方法的有效性。

关键词：声呐阵列随机错位旁瓣控制分区扫描组合阵列遗传算法

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一种改进的通用旁瓣控制算法

一种改进的通用旁瓣控制算法

第九届全国信号处理学术年会（CCSP-99）

作者：张保嵩孙晓艳马远良西北工业大学声学工程研究所

本文基于自适应旁瓣控制算法中存在的参数调整困难、收敛速度慢、精度差的问题,提出了一种改进的控制算法。该算法具有收敛速度快、精度高的特点,另外,使用该算法无需调整参数,只需给出期望的旁瓣级和允许的误差范围即可求出需要的最优... 详细信息

本文基于自适应旁瓣控制算法中存在的参数调整困难、收敛速度慢、精度差的问题,提出了一种改进的控制算法。该算法具有收敛速度快、精度高的特点,另外,使用该算法无需调整参数,只需给出期望的旁瓣级和允许的误差范围即可求出需要的最优权向量。由于该算法可用于不同的阵形,因而具有很强的通用性。

关键词：旁瓣控制旁瓣级最优权向量

来源： cnki会议评论

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圆环形最佳阵宽带波束旁瓣控制技术

圆环形最佳阵宽带波束旁瓣控制技术

2001年全国水声学学术会议

作者：鄢社锋马远良倪晋平西北工业大学声学工程研究所

本文针对圆环形阵超增益处理的宽带波束方向图的旁瓣较高的缺点,利用旁瓣控制技术对其波束进行优化,压低其旁瓣。通过波束优化,超增益宽带波束方向图的旁瓣得到了控制,而其空间增益减少不多。经过旁瓣控制的超增益处理,不仅保留了超增... 详细信息

本文针对圆环形阵超增益处理的宽带波束方向图的旁瓣较高的缺点,利用旁瓣控制技术对其波束进行优化,压低其旁瓣。通过波束优化,超增益宽带波束方向图的旁瓣得到了控制,而其空间增益减少不多。经过旁瓣控制的超增益处理,不仅保留了超增益处理相对于常规处理在小尺度时具有较高空间增益的特点,而且旁瓣级可以满足要求,对于在工程上用于改进低频被动声呐的检测性能具有重要的意义。

关键词：超增益波束形成阵增益旁瓣控制

来源： cnki会议评论

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一种精确控制旁瓣的自适应波束形成算法

微处理机 2006年第3期27卷 52-53页

作者：王凯帅陈航西北工业大学航海学院西安710072

提出了一种精确控制旁瓣和抑制干扰的自适应波束形成算法。它是通常的最小方差无畸变(MVDR)波束形成算法的改进形式,使阵列输出信号功率最小的同时,保持目标信号方向的无失真响应,并且严格保证旁瓣低于某一给定值,抑制干扰。在仿真过程... 详细信息

提出了一种精确控制旁瓣和抑制干扰的自适应波束形成算法。它是通常的最小方差无畸变(MVDR)波束形成算法的改进形式,使阵列输出信号功率最小的同时,保持目标信号方向的无失真响应,并且严格保证旁瓣低于某一给定值,抑制干扰。在仿真过程中,充分应用了二阶锥规划(second-order cone programm ing)算法,并与MVDR波束形成算法进行比较,验证了方法的正确性,同时研究了该算法的稳健性。

关键词：自适应波束形成旁瓣控制二阶锥规划

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控制抛物面天线辐射旁瓣的锯齿边缘加载技术

航空与航天 1995年第4期15卷 23-25页

作者：许清

本文叙述了用锯齿边缘加载技术来控制抛物面天线辐射远区瓣电平的理论分析和设计方法，并说明借助于ＣＡＤ优化锯齿数目及尺寸大小顺几乎不增加主波束宽度的前提下，实现对不同角域旁瓣的控制；同时，给出了理论计算结果与与实测的比较... 详细信息

本文叙述了用锯齿边缘加载技术来控制抛物面天线辐射远区瓣电平的理论分析和设计方法，并说明借助于ＣＡＤ优化锯齿数目及尺寸大小顺几乎不增加主波束宽度的前提下，实现对不同角域旁瓣的控制；同时，给出了理论计算结果与与实测的比较，以证明这种技术的有效性。

关键词：抛物面天线锯齿边缘边缘加载旁瓣控制 CAD